建筑与农业种植一体化研究——以京津地区城市住宅为例

Residents and crops have the similar requirements for thermal environment, which is the important factor for building-integrated agriculture, as well as the pivotal issue of reducing the overall energy consumption of architecture and agricultural production, based on the principle of resource integration. In addition, if urban vertical space is utilized creatively, more “arable land” will be supplied in this model, which will alleviate the serious situation of lack of farmland, with a positive response to the current ecological crisis and environmental problems. The study is intended to define the agricultural planting’s influence on the form and living space of dwellings, and to build the spatial model of integration. The project will be carried out as follows, 1) Focusing on Beijing and Tianjin area's urban dwellings, by the method of field survey and environmental measurement experiments, to analyze space of local residence and agricultural production facilities, as well as the characteristics of indoor environment control; 2) Constructing and simulating the low energy consumption model of building-integrated agriculture; 3) Proposing the building-integrated agriculture pattern, for both of new and existing dwellings, including space form, supporting technical strategy and operation mode. The research results not only provide a theoretical basis and policy suggestions for the space change of agricultural planting integration of urban dwellings, also present the route and approach to the integration of crops production within buildings of various functions, in different climate conditions.

人与农作物相近的温度环境需求，是建筑与农业种植一体化存在的重要因素，也是该模式基于资源整合原则，降低建筑与农业生产整体能耗的关键。同时，建筑与农业种植一体化创造性地利用城市立体空间，提供新 “耕地”，缓解土地缺失的严峻局势，从而正面回应了当前的生态危机与环境问题。本课题以明确农业种植对居住空间形式及环境的影响、构建一体化的空间模型为研究目标。研究1）以京津地区城市住宅为对象，采取实地调查与环境测量实验的方式，摸清当地居住建筑和农业生产的空间和（温）室内环境调控特点，2）构建并模拟验证建筑与农业种植一体化的低能耗模型，3）就新建和既有住宅，提出建筑与农业种植一体化模式，包含空间形态、保障其运行的技术策略与运行运营模式。研究成果不仅为种植一体化城市住宅的空间变革提供了理论依据和策略建议，也为不同气候条件、多种功能建筑的农业种植一体化研究提供了思路与方法。

随着我国城镇化发展，一方面，人均耕地紧张，大城市的农业用地压缩，蔬菜自给率逐年下降，城市空间的综合利用迫在眉睫；另一方面，建筑运行耗占全国能源总消耗的20%，农业生产耗能占比逐年提高。建筑与农业种植的一体化模式有利于资源整合，降低整体能耗。.研究对北京地区14个城市集合住宅样本入户观察、测量和实验模拟，通过连续23个月的数据采集，完成样本的测点布置、技术图纸绘制、潜在种植空间物理环境测量（获取光照、温度和相对湿度的数值）、特征日的光照强度测量。首先，研究摸清了北京集合住宅和农业生产设施的空间布局、使用情况，以及种植环境调节技术；其次，掌握了住宅中有种植潜力空间的光照、温度和湿度参数；并且，归纳出北京适宜的农业种植时段为每年10月至次年4月；在此基础上，分析比较集合住宅与农业设施的空间模式异同，构建一体化空间模型；最后，基于住宅单元样本，将研究对象扩展到住区尺度，对5个住区农园的72块农田进行面积测量、环境记录、农作物种类和景观特征测绘，并和相应住户进行访谈，就种植活动频度、行为特征、空间占据方式、景观营造模式等进行总结。.研究明确了建筑与农业种植一体化的物理环境约束条件，是光照和温度。基于农业生产行业规范，结合城市集合住宅空间中适宜农业种植的空间特性，形成了判别空间种植适应特征的光照和温度标准。进而构建了城市集合住宅与农业种植一体化的理论基础平台，并完成能耗模拟和作物产量计算，证明一体化的空间模式较一般建筑能耗更低。从而验证建筑农业种植一体化空间策略的可行性。.研究拟合居住建筑与农业温室的供暖时段，总结建筑与农业种植一体化模式，旨在实现四季连贯的农业生产，对北方地区冬季蔬果供应有现实意义。此外，既有集合住宅的一体化空间形态与生态策略，以主被动式太阳能技术为主，关注日间吸热和夜间蓄热，构成温度稳定的种植空间，为降低运行能耗提供技术保障。